Die von mir genutzte Laser-induzierte Breakdown-Spektroskopie (LIBS) des Keyence AE-300 ist eine Art von Atomemissions-Spektroskopie, bei der ein gepulster Laser auf eine Probe gerichtet wird, um einen kleinen Teil davon zu verdampfen und so ein Plasma zu erzeugen. Die emittierte Strahlung aus diesem Plasma wird dann analysiert, um die Elementzusammensetzung der Probe zu bestimmen. LIBS hat viele Vorteile gegenüber anderen analytischen Techniken. Da nur eine winzige Menge der Probe für die Analyse benötigt wird, ist der Schaden an der Probe minimal. Diese Technik erfordert im Allgemeinen keine spezielle Vorbereitung der Proben. Sogar Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase können direkt analysiert werden. LIBS kann mehrere Elemente gleichzeitig in einer Probe detektieren und kann für eine Vielzahl von Proben verwendet werden, einschließlich biologischer, metallischer, mineralischer und anderer Materialien. Und man erhält eine wirkliche Echtzeit-Analyse, was enorm Zeit spart.
Messungen an defekten Headern von Asus, MSI und Palit und am älteren Original einer Founders Edition
Die PCI SIG hat in ihrer Spezifikation definiert, dass die Sense-Pins und die Strom-Pins aus Messing zu bestehen haben und dass die Kontaktflächen mit Zinn überzogen sein müssen. Ich messe hier exemplarisch einen Header von Asus, aber es hätten auch ähnliche Produkte der anderen Karten sein können, weil auch deren Pins von den Spezifikationen abweichen. Die Vorgaben sind allerdings ebenfalls nicht komplett, da die Zusammensetzung des Messings nicht beschrieben wird. Ist es denn so schwer, solche Anteile von Kupfer, Zink zu definieren, auch wenn z.B. rund 40% Zink zu 60% Kupfer recht gebräuchlich sind?
Genau das habe ich hier natürlich einmal getestet und mich zunächst durch die Steckerspitze des Asus-Headers gelasert. Aber irgendetwas stimmt da nicht! Ab der siebenten Bohrung wird das Material nämlich sehr eindeutig:
Natürlich habe ich noch einmal die Längsseiten gemessen, denn die Spitze ist ja nicht die Kontaktfläche. Die ersten 15 Tiefenbohrungen zeigen noch den Überzug aus Zinn und Nickel und gehen erst viel langsamer ins Kupfer über:
Hier muss ich also deutlich tiefer gehen, denn ich will ja auf das Kernmaterial stoßen. Nach über 20 Laserbeschüssen ist es dann so weit:
Wir finden die geforderte, aber dünne Zinn-Schicht (SN), die eine Nickel-Schicht überzieht, bis wir zum reinen Kupfer kommen. Das wiederum gehört in dieser reinen Form gar nicht dort hin!
Um das mal zu vergleichen, habe ich hier einen Header einer RTX 3090 Ti Founders Edition, die ebenfalls weit über 450 Watt Leistungsaufnahme getrieben werden konnte. Ihr seht schon den großen Unterschied! Der Zinkanteil liegt im Durchschnitt bei rund 40 %, was die mechanischen und auch optischen Eigenschaften (viel heller) der Pins nämlich komplett verändert. So und nicht anders hat es die PCI SIG nun einmal definiert! Messing ist kein reines Kupfer, Punkt!
Zwischen-Erkenntnis
Jetzt wäre es müßig, die Leitfähigkeit gegen die mechanische Haltbarkeit aufzurechnen, aber ganz ohne Grund hat die PCI SIG diese Materialvorgaben sicher nicht gemacht. Aus elektrischer Sicht ist Kupfer wohl die beste Lösung, aber Messing, je nach Zinkanteil, ist härter und besitzt zudem eine höhere Scherfestigkeit, Zugfestigkeit und auch eine höhere Streckgrenze. Fakt ist nämlich, dass sich reines Kupfer deutlich schneller verbiegt, staucht, zieht und dreht, was bei diesen Verbindern extrem gefährlich werden kann.
Die hier getesteten Header der defekten Karten setzen also, höchstwahrscheinlich sogar gut gemeint, auf das falsche Material! Wir merken uns diesen Umstand bitte, bis wir auf den kausalen Zusammenhang zurückkommen, in dem Pinbreite, Verdrehung, Positionstoleranz und Klemmfläche leider stehen.
- 1 - Einführung, wichtiges Vorwort und die PCI SIG
- 2 - Materialanalyse mit einer wichtigen Erkenntnis
- 3 - Schadenstufe 1: Kaum sichtbare oder leichte Schäden
- 4 - Schadenstufe 2: mittlere bis größere Schäden
- 5 - Pinbreite, Verdrehung, Positionstoleranz und Klemmfläche
- 6 - Zusammenfassung, Übersicht der meisten Ursachen und Fazit
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